§ 11. Аэрозоли и их Практическое Значение

Аэрозоли – это дисперсные системы типа Ж/Г или Т/Г, в которых дисперсионной средой является газ (воздух), а дисперсной фазой – твердые частицы или капельки жидкости. Размеры частиц аэрозолей лежат в пределах от 10^–4 до 10^–2 см от 10^–7 до 10^–3 см. Аэрозоли широко распространены в природе и имеют большое значение. Существуют естественные аэрозоли, возникающие в природных условиях (например, облака и туманы, пыльца растений в воздухе) и промышленные, возникающие в результате производственной деятельности человека (например, дымы и отходящие газы различных производств, отходы после взрывных работ, сжигания топлива).

Аэрозоли весьма распространены в природе и технике, поэтому практическое значение аэрозолей чрезвычайно велико. Природными аэрозолями являются облака, туманы, дымы и др. Общеизвестно значение облаков и туманов в формировании климата. С другой стороны, образование облаков и туманов является помехой для авиации и других видов транспорта. Аэрозоли в виде дыма и пыли являются постоянными отходами практически каждого производства (доменные печи, коксовые батареи, теплоцентрали, заводы, производящие черные и цветные металлы, цемент и др.) и загрязняют воздух в городах и промышленных центрах. Тысячи тонн ценных руд и различных химических веществ выносятся дымами в атмосферу. Огромное количество дыма и пыли уносятся технологическими и вентиляционными газами. Высокодисперсная пыль некоторых веществ (угольная, мучная и сахарная пыль) не только загрязняет воздух, но и при большой концентрации может привести к взрыву. Большую опасность представляют радиоактивные аэрозоли, возникающие при взрыве атомных бомб.

В кулинарном производстве примером аэрозоля может служить кухонный дым, так называемый чад. Очистка воздуха является важной задачей технической экологии, призванной на основе оценки степени вреда, приносимого природе индустриализацией производства, разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей среды, всемерно развивать основы создания замкнутых и безотходных технологических циклов и производств. На современном этапе развития любое техническое решение должно приниматься не только с учетом технологических и экономических требований, но и в обязательном порядке должны учитывать экологические аспекты. Технологические процессы должны совершенствоваться с целью сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду и улучшению очистки отходящих газов от вредных примесей. Таким образом, борьба с аэрозолями или защита от них является проблемой не менее актуальной , чем их получение и использование.

Биоаэрозоли занимают особое место среди аэрозолей. Это микроорганизмы, вирусы, пыльца и споры растений, взвешенные в воздухе. Потоками воздуха легко переносится пыльца, выделяемая цветущими растениями, которая, попадая в дыхательные пути, вызывает у некоторых людей аллергию. Актуальной задачей здравоохранения является изучение различных патогенных аэрозолей, так как с их помощью передаются многие инфекции. Например, при одном чихании человека в воздух переходит до 100 тысяч бактерий, частиц вируса гриппа и др. Большие количества аэрозолей образуются на предприятиях, где работают различные дробилки, мельницы, вальцы, просеивающие приспособления и т.д. Образующаяся пыль почти всегда содержит очень острые микроскопические осколки кварца. При продолжительном вдыхании такой пыли возникает тяжелое заболевание – силикоз, при котором осколки кварца в течение ряда лет травматически разрушают ткань легких, организм становится восприимчивым к разного рода инфекциям, особенно к туберкулезу. Подобный пылевой фиброз легких можно именовать пневмоканиозом, который иногда сопровождается смертельным исходом. Сходное заболевание – алюминоз, вызывает аэрозоль оксида алюминия. Вдыхание угольной пыли приводит к заболеванию антракозу.

Аэрозоли широко применяются в сельском хозяйстве. Ядохимикаты для борьбы с вредителями используются в виде аэрозолей. Аэрозоли могут использоваться в военном деле для маскировки в виде дымовых завес. В хранилищах зерна и муки производится дезинфекция с помощью аэрозолей.

Искусственные аэрозоли с успехом применяются в медицине. Имеется аэрозольный метод лекарственной терапии. Именно аэрозольное лечение, когда производится ингаляция (вдыхание) аэрозолей различных антибиотиков: пенициллина, стрептомицина, террамицина и др., оказалось наиболее эффективным средством против заболеваний верхних дыхательных путей, инфекционных и аллергических заболеваний легких, бронхов, горла и носа. Лечебные аэрозоли имеют высокую степень дисперсности, так как они должны проникать в легкие. Мелкие частицы аэрозоля распределяются в воздухе или газе (кислород, смесь кислорода с гелием). Частицы аэрозоля при вдыхании его человеком в основном осаждаются у разветвлений и поворотов дыхательных путей, т.е. значительную роль играет инерционное осаждение, причем заряженные частицы осаждаются быстрее, чем незаряженные. Более крупные частицы (>1) задерживаются в носоглотке и в верхних дыхательных путях. Изучение эффективности использования аэрозолей в медицине проводится на аэрозолях практически безвредных веществ (NaCl, оксида железа и др.). С их помощью установлена зависимость степени осаждения частиц в дыхательной системе от размера частиц и от режима дыхания.

Обычно в форме аэрозолей используются лекарства, употребление которых в какой-либо другой форме вызывает нежелательные реакции. Достоинством лекарств в форме аэрозолей является то, что они действуют быстрее и более эффективно. Кроме того, при аэрозольном методе лечения требуется меньше лекарств, чем при приеме их внутрь.